编码板成像系统MLEM算法优化

李汉平 王锋 艾宪芸



编码板成像系统MLEM算法优化

李汉平 王锋 艾宪芸

（国民核生化灾害防护国家重点实验室防化研究院 北京 102205）

为增强γ辐射编码成像系统中最大似然期望最大化(Maximum Likelihood Expectation Maximization, MLEM)算法对噪声的抑制，提高算法重建质量，基于互补编码板成像相减去除噪声的思想，对原有MLEM算法进行改进，提出了MLEM互补算法，并引入修正因子对MLEM互补算法的收敛程度进行控制。通过模拟及实验方式验证了MLEM互补算法的有效性，给出了不同情况下MLEM互补算法达到最优值时修正因子的拟合曲线。结果表明，MLEM互补算法可有效抑制噪声，提高重建图像质量。修正因子的拟合曲线可以有效确定MLEM算法的最佳值。

编码板，图像重建，噪声抑制，最大似然期望最大化法，蒙特卡罗模拟

在γ射线编码板成像系统中，重建算法的好坏直接影响重建图像的质量。对于修正均匀冗余阵列(Modified Uniformly Redundant Arrays, MURA)编码模式下的编码板成像系统，研究人员对一些重建算法进行过对比研究[1]，而最大似然期望最大化(Maximum Likelihood Expectation Maximization, MLEM)算法由于能对噪声进行很好的抑制，且在投影数据不完全时可以对图像进行很好的重建而成为主流算法。MLEM算法的缺点是：在编码板投影图像所含噪声较大时，随着迭代次数的增加，噪声对重建图像的影响会相应放大。目前对于MLEM算法的改进主要集中在核医学领域，如有序子集期望最大化(Ordered Subset Expectation Maximization, OSEM)算法、子集序列期望最大化(Subset Sequence Expectation Maximization, SSEM)算法以及计算调控有序子集期望最大化(Count Regulated Ordered Subset Expectation Maximization, CROSEM)算法等[2‒3]。由于编码板成像与医学成像在数据采集方式上的不同，医学成像中的相关算法不能直接应用于编码板成像。……